KR102523353B1 - 가상 및 실제 다중 운항 영향 인자를 포함하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동일 운항 항로에 대하여 모의 시뮬레이션 한 정보 및 실제 운항한 정보에 포함되는 조종사 운항패턴에 근거하여 최적의 운항 항로로 자동운항할 수 있는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, GPS 모듈; 상기 GPS 모듈과 연동하여 운항 항로를 맵 상에 표시하여 안내하는 네비게이션 모듈; 및 운항항로의 환경 정보와 위그선의 중량 정보를 포함하는 운항 영향 인자를 기반으로 시뮬레이션 한 과거 이력 데이터 및 현재 운항항로에서의 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 비교하여 하나 이상의 최적 운항 항로를 도출하여 자동 운항하도록 하는 자동운항 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템이 제공된다.

Description

가상 및 실제 다중 운항 영향 인자를 포함하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템 {AUTO SAILING SYSTEM BASED ON PILOT SAILING PATTERN SIMULATION ALGORITHM OF WIG CRAFT COMPRISING A PLURALITY OF VIRTUAL AND ACTURAL SAILING INFLUENCE FACTORS}
본 발명은 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 자동 운항 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일 운항 항로에 대하여 모의 시뮬레이션 한 정보 및 실제 운항한 정보에 포함되는 조종사 운항패턴에 근거하여 최적의 운항 항로로 자동운항할 수 있도록 하며, 특히 위그선의 운항 경로에서의 환경 정보 및 위그선의 상태 정보에 기반하여 운항에 영향을 줄 수 있는 다양한 운항 영향 인자를 비교 판단하여 더욱 최적의 운항 항로로 자동 운항할 수 있도록 하는, 가상 및 실제 다중 운항 영향 인자를 포함하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 관한 것이다.
위그선(WIG CRAFT: WING IN GROUND EFFECT CRAFT)이란 고속으로 수면 위를 미끄러져 하늘을 나르는 해상 운송 수단이다.
이러한 위그선은 주날개가 수면 근처(약 2-3미터)를 항주 할 때 주날개 밑의 공기가 갇히기 때문에 발생하는 수면 효과를 이용하여, 항력의 증가 없이 양력을 증가시키는 효과를 이용하는 것으로 기존의 선박이나 항공기보다 안정된 상태로 비행하므로 우수한 운송 효율을 지닌 초고속 해상 운송 시스템으로서 추력증가램(PAR: POWER AUGMENTED RAM) 방식 또는 공기부양방식이 이용되고 있으며 대부분 정기 항로가 아닌 강, 호수 등과 같은 파도가 없는 내수면 또는 내해에서 사용되고 있다.
위그선의 관련 기술로서는 대한민국 등록특허공보 제10-1000445에는 "최소 수선단면을 갖는 삼동선형 위그선"을 제안하고 있다.
도 1은 종래 일 형태의 위그선을 나타내는 정면도이고, 도 2는 종래 일 예의 위그선을 나타내는 측면도이며, 도 3은 종래 일 예의 위그선을 나타내는 평면도이다.
상기 특허의 위그선을 살펴보면, 수상용 및 비행용 추진기의 출력을 배분하기 위한 것으로 주익(3)에 부착된 수상용 추진장치(5,5') 이외로 비행용 주추진장치(6)가 추가로 주선체(1)의 선미동체(1') 상부에 부착되어 있고, 보조선체(2.2')가 주선체(1) 보다 낮은 위치에 설치된 구조로 되어 있다.
상기와 같은 위그선들에 대해서 국내에는 자동항법장치가 알려져 있지 않고 통상의 선박 항법 및 비행기의 항법 장치를 이용한 방식에 의한 수동항법장치를 이용하고 있었다.
오토파일럿 시스템은 항공기용 혹은 일반 선박전용으로 제작되어진 제품은 현재 있으나, 초고속 선박을 위한 항공해양 겸용 오토파일럿 시스템은 현재 없는 실정이다.
일반 선박용 오토파일럿은 노르컨트롤(Kongsberg Norcontrol Systems)이나 일본의 도키멕(TOKIMEC) 같은 회사들이 제작, 판매하고 있으며, 대형 항공기의 경우는 보편화된 시스템이다. 항공기와 일반 선박의 중간 형태인 위그선의 필요성이 대두되고 제작, 건조가 이루어짐에 따라 위그선을 위한 오토파일럿 시스템의 개발 필요성이 대두되고 있다.
위그선과 같은 초고속선박은, 일반 선박과는 달리 초고속 선박에서는 승무원 및 승객의 안전을 위한 뛰어난 자기안정성(自己安定性)의 확보가 무엇보다 중요하며, 안정된 자동운항 제어장치를 설치하는 것은 기본이 된다.
또한, 일반 배와는 달리 초고속선에서는 승강키, 보조날개, 방향키 등에 대한 제어 장치가 필요하며 GPS에 의한 항로 자동 보정이 필요하나 현재 적용할 수 있는 시스템은 없는 상태이다. 따라서 초고속선에 최적화된 오토파일럿 개발의 필요성이 시급히 요구된다.
그리고 초고속선의 최적화된 항로는 일반 배나 비행기의 그것과는 다르다. 위그와 같은 중간 개념의 초고속 선박들은 배나 비행기와는 다른 환경적인 요인들에 의해 최적항로의 궤도가 달라지므로 그에 적합한 항로의 계산 및 운항제어가 필요하다.
대한민국 등록특허공보 10-1000445(2010.12.13. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0921936(2009.10.15. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2015-0018932(2015.02.25. 공개)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 동일 운항 항로에 대하여 모의 시뮬레이션 한 정보 및 실제 운항한 정보에 포함되는 조종사 운항패턴에 근거하여 최적의 운항 항로로 자동운항할 수 있도록 하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 위그선의 운항 경로에서의 환경 정보 및 위그선의 상태 정보에 기반하여 운항에 영향을 줄 수 있는 다양한 운항 영향 인자를 비교 판단하여 더욱 최적의 운항 항로로 자동 운항할 수 있도록 하는, 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, GPS 모듈; 상기 GPS 모듈과 연동하여 운항 항로를 맵 상에 표시하여 안내하는 네비게이션 모듈; 및 운항항로의 환경 정보와 위그선의 중량 정보를 포함하는 운항 영향 인자를 기반으로 시뮬레이션 한 과거 이력 데이터 및 현재 운항항로에서의 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 비교하여 하나 이상의 최적 운항 항로를 도출하여 자동 운항하도록 하는 자동운항 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 자동운항 제어 모듈은, 복수의 운항 영향 인자를 적용시킨 시뮬레이션을 통해 얻은 시뮬레이션 데이터를 저장하는 시뮬레이션 운항데이터 DB부; 과거에 실제 운항한 운항항로 및 해당 운항항로에서의 운항 영향 인자를 포함하는 과거운항 데이터가 저장되는 과거 이력데이터 DB부; 현재 운항 중인 운항항로에서의 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 저장하는 현재데이터 DB부; 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부와 현재데이터 DB부의 데이터 또는 상기 과거 이력데이터 DB부와 현재데이터 DB부의 데이터를 비교하여 최적 자동운항 항로를 도출하는 자동운항 항로 도출부; 및 상기 자동운항 항로 도출부에서 도출된 운항 항로로 자동 운항을 실행하는 자동운항 실행부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부는, 운항 영향 인자를 임의로 적용시켜 얻은 가상 시뮬레이션 데이터, 및 운항 시뮬레이션 시 기상청의 정보 제공 서버로부터 수신하는 실제 날씨 데이터를 적용시켜 얻은 실제 시뮬레이션 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 자동운항 항로 도출부는, 조종사가 입력한 출발지와 도착지를 기반으로 기본 운항항로를 도출하는 기본 운항항로 도출부; 상기 기본 운항항로 도출부에서 도출된 기본 운항항로의 데이터를, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부의 데이터 또는 상기 과거 이력데이터 DB부의 데이터와 비교하여 일치되는 데이터를 갖는 메인 운항항로를 도출하는 메인 운항항로 도출부; 상기 메인 운항항로 도출부에서 도출된 메인 운항항로의 운항 거리와 상기 현재 데이터 DB부에서 수신된 풍속을 포함하는 운항항로 환경영향인자 및 위그선의 중량 정보에 기반하여 평균 운항속도와 예상 소요 시간 및 예상 연료소모량을 산출하는 사전 운항정보 산출부; 상기 메인 운항항로 도출부에서 도출된 메인 운항항로를 기준으로 일정 반경 내의 주변 운항항로 환경영향인자를 일정 간격으로 또는 실시간으로 추출하고, 추출된 주변 운항항로에서의 환경영향인자를 기반으로 구간별 우회 운항항로를 도출하는 구간별 우회항로 도출부; 및 상기 사전 운항정보 산출부에서 산출된 운항속도와 시간, 상기 현재데이터 DB부에 저장되는 온습도 데이터와 풍속 및 풍향 데이터, 및 상기 구간별 우회항로 도출부에서 설정된 구간별 우회 운항항로에 기반하여 최적 자동 운항항로를 도출하는 자동 운항항로 도출부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부 및 과거 이력데이터 DB부는, 상기 운항 영향 인자로서, 위그선의 날개에 일단부의 회전축을 축으로 회동가능하게 구성되는 복수의 회동 블레이드를 포함하는 그라운드이펙트 연동 제어 모듈의 제어 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 그라운드이펙트 연동 제어 모듈은, 위그선 날개의 후방 스파(rear spar)에 각각 일단부를 축으로 하여 회동가능하게 구성되되 날개의 길이방향으로 회전축이 형성되는 복수의 제1 회동 블레이드와, 위그선 날개의 리브 후방 측에 각각 일단부를 축으로 하여 회동가능하게 구성되되 날개의 폭방향으로 회전축이 형성되는 복수의 제2 회동 블레이드, 및 상기 위그선의 전방부에 구비되는 하나 이상의 우적감지센서를 포함하고, 상기 자동운항 실행부는, 이착수 시 상기 제1 회동 블레이드와 제2 회동 블레이드를 폐쇄된 회동 위치에 있도록 제어하는 이착수 모드, 및 풍속과 위그선의 속도, 및 상기 우적감지센서에서 감지되는 검출신호에 기반하여 상기 제1 회동 블레이드 및 제2 회동 블레이드 각각의 회동 각도를 제어하는 자동운항 제어 모드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 위그선의 운항 경로에 대한 환경 정보 및 위그선의 자체의 상태 정보에 기반하여 운항에 영향을 줄 수 있는 다양한 운항 영향 인자를 도출하여 정밀하고 최적의 운항거리로 자동 운항할 수 있도록 하여 위그선의 운용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 동일 운항 항로에 대하여 모의 시뮬레이션 한 정보 및 실제 운항한 정보에 포함되는 조종사 운항패턴에 근거하고, 실제 운항하고 있는 상황에서의 운항에 영향을 미치는 운항 영향 인자를 추출하고 비교 판단하여 보다 최적의 운항 항로로 자동운항할 수 있도록 하는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 운항 항로의 상황에 따라 최적의 그라운드 이펙트를 얻을 수 있는 운항 영향 인자를 산출하여 연동시킴으로써 안정적인 운항과 연료 소모를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 일 형태의 위그선을 나타내는 정면도이다.
도 2는 종래 일 예의 위그선을 나타내는 측면도이다.
도 3은 종래 일 예의 위그선을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 자동운항 제어 모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 자동운항 제어 모듈의 자동 운항 실행부의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 그라운드이펙트 연동 제어 모듈을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 자동운항 제어 모듈에서 운항에 이용되는 정보들을 도식화하여 나타내는 도면이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가상 및 실제 다중 운항 영향 인자를 포함하는 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 자동운항 제어 모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이며, 도 6은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 자동운항 제어 모듈의 자동 운항 실행부의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이다. 도 7은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 그라운드이펙트 연동 제어 모듈을 개략적으로 나타내는 구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 포함되는 자동운항 제어 모듈에서 운항에 이용되는 정보들을 도식화하여 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템은, 도 4 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 크게 GPS 모듈(110); 네비게이션 모듈(120); 및 자동운항 제어 모듈(200);을 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템은, 도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 위그선의 위치를 전송하는 GPS 모듈(110); 상기 GPS 모듈(110)과 연동하여 운항 항로를 맵(map) 상에 표시하여 안내하는 네비게이션 모듈(120); 및 운항항로의 환경 정보와 위그선의 중량 정보를 포함하는 운항 영향 인자를 기반으로 시뮬레이션 한 과거 이력 데이터 및 현재 운항 중인 운항항로에서의 상기 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 비교하여 하나 이상의 최적 운항 항로를 도출하여 자동 운항하도록 하는 자동운항 제어 모듈(200);을 포함한다.
상기 GPS 모듈(110)은 위그선의 위치를 실시간 전송하도록 구성되는 구성부이고, 상기 네비게이션 모듈(120)은 상기 GPS 모듈(110)과 연동하여 운항 항로를 맵(map) 상에 표시하여 안내하도록 구성되는 구성부로서, 이러한 GPS 모듈(110)과 네비게이션 모듈(120)은 공지의 것을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 자동운항 제어 모듈(200)은 운항항로의 환경 정보와 위그선의 중량 정보를 포함하는 운항 영향 인자를 기반으로 시뮬레이션 한 과거 이력 데이터 및 현재 운항 중인 운항항로에서의 상기 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 비교하여 하나 이상의 최적 운항 항로를 도출하여 자동 운항하고, 자동 운항되는 상황을 상기 네비게이션 모듈(120)에 디스플레이 하는 구성부이다.
구체적으로, 상기 자동운항 제어 모듈(200)은 운항에 영향을 미치는 운항 영향 인자를 다양하게 적용시켜 시뮬레이션 하여 얻은 시뮬레이션 데이터가 저장되는 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)와, 과거에 실제 운항한 운항항로 및 해당 운항항로에서 운항에 영향을 미치는 운항 영향 인자를 포함하는 과거운항 데이터가 저장되는 과거 이력데이터 DB부(220)와, 현재 운항 중인 운항항로에서의 상기 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 저장하는 현재데이터 DB부(230)와, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)와 현재데이터 DB부(230) 또는 상기 과거 이력데이터 DB부(220)와 현재데이터 DB부(230)를 비교하여 최적 자동운항 항로를 도출하는 자동운항 항로 도출부(240), 및 상기 자동운항 항로 도출부(240)에서 도출된 운항 항로로 자동 운항을 실행하는 자동운항 실행부(250)를 포함한다.
본 발명에서 위그선은 위그선의 날개에 구성되는 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)이 구성되며, 상기 운항 영향 인자는 상기 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)을 제어하는 제어 데이터를 포함한다.
상기 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)은, 일 실시 형태로 날개의 후방 스파(rear spar)에 각각 일단부를 축으로 하여 회동가능하게 구성되되 날개의 길이방향으로 회전축이 형성되는 복수의 제1 회동 블레이드(310), 및 날개 리브의 후방 측에 각각 일단부를 축으로 하여 회동가능하게 구성되되 날개의 폭방향으로 회전축이 형성되는 복수의 제2 회동 블레이드(320)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 회동 블레이드(310)과 제2 회동 블레이드(320)은 날개의 폭방향으로 교번적으로 구성되거나, 복수 열로 이루어진 제1 회동 블레이드(310) 그룹을 구성하고 그 제1 회동 블레이드(310) 그룹의 후방 측(날개 후방 측)에 복수 열로 이루어진 제2 회동 블레이드(320) 그룹으로 구성될 수 있다.
상기 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)은 도면에서 개략적으로 나타내고 있으나, 위그선의 날개에 소정 사이즈의 절개부가 형성되고, 그 절개부에 상기한 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)이 구성된다.
다음으로, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)는 운항 영향 인자를 임의로 적용시켜 얻은 가상 시뮬레이션 데이터, 및 운항 시뮬레이션 시 기상청의 정보 제공 서버로부터 수신하는 실제 날씨 데이터를 적용시켜 얻은 실제 시뮬레이션 데이터를 포함한다.
이와 같이 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)는 임의의 운항 영향 인자를 적용시킨 데이터뿐만 아니라, 실제 날씨 데이터를 적용시켜 시뮬레이션하여 얻은 데이터를 포함함으로써 비록 시뮬레이션이라하더라도 실제 운항 영향 인자를 적용시킴으로써 보다 현실적이고 다양한 데이터를 구축할 수 있게 된다.
상기 과거 이력데이터 DB부(220)는 과거 수동 운항 및 자동 운항한 데이터가 저장된다.
상기 현재 데이터 DB부(230)는 운항항로의 환경 정보와 위그선의 중량 정보, 및 설정한 운항 항로에 대하여 기상청의 정보 제공 서버로부터 수신하는 날씨 정보(날씨, 풍속, 풍향 등)를 포함하는 운항항로 환경영향인자에 대한 데이터가 저장된다.
또한, 상기 현재 데이터 DB부(230)는 위그선에 구성된 온습도 센서모듈 및 속도 검출 모듈로부터 온습도 데이터 및 속도 데이터가 저장된다.
상기 속도 검출 모듈은 일 실시 예로 디지털 피토튜브(digital pitotube)를 포함하여 구성된다.
다음으로, 상기 자동운항 항로 도출부(240)는 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)와 현재데이터 DB부(230) 또는 상기 과거 이력데이터 DB부(220)와 현재데이터 DB부(230)를 비교하여 최적 자동운항 항로를 도출하는 구성부이다.
상기 자동운항 항로 도출부(240)는, 조종사가 입력한 출발지와 도착지를 기반으로 기본 운항항로를 도출하는 기본 운항항로 도출부(241)와, 상기 기본 운항항로 도출부(241)에서 도출된 기본 운항항로의 데이터와, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)의 데이터 또는 상기 과거 이력데이터 DB부(220)의 데이터를 비교하여 일치되는 데이터를 갖는 메인 운항항로를 도출하는 메인 운항항로 도출부(242)와, 상기 메인 운항항로 도출부(242)에서 도출된 운항 거리와 상기 현재 데이터 DB부(230)에서 수신된 풍속을 포함하는 운항항로 환경영향인자 및 위그선의 중량 정보에 기반하여 평균 운항속도와 예상 소요 시간 및 예상 연료소모량을 산출하는 사전 운항정보 산출부(243)와, 기상청의 정보 제공 서버로부터 수신받은 운항항로 환경영향인자에서 상기 메인 운항항로 도출부(242)에서 설정된 메인 운항항로를 기준으로 일정 반경 내의 주변 운항항로 환경영향인자를 일정 간격으로 또는 실시간으로 추출하고, 추출된 주변 운항항로 환경영향인자를 기반으로 구간별 우회 운항항로를 도출하는 구간별 우회항로 도출부(244), 및 상기 사전 운항정보 산출부(243)에서 산출된 운항속도와 시간, 상기 현재데이터 DB부(223)에 저장되는 온습도 데이터와 풍속과 풍향 데이터, 및 상기 구간별 우회항로 도출부(244)에서 설정된 구간별 우회 운항항로를 종합하여 최적 자동 운항항로를 도출하는 자동 운항항로 도출부(245)를 포함한다.
상기 구간별 우회항로 도출부(244)에서 설정되는 우회항로에서 구간별이라 함은 미리 설정된 단위 거리(예를 들면, 1Km)의 구간으로 우회항로가 설정될 수 있다.
다음으로, 상기 자동운항 실행부(250)는 자동 운항항로 도출부(245)에서 도출된 최적 자동 운항항로로 위그선이 자동 운항하도록 실행한다.
또한, 상기 자동운항 실행부(250)는 최적 자동 운항항로를 따른 자동운항 시 위그선의 날개에 구성되는 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)을 자동 제어하도록 이루어진다.
상기 자동운항 실행부(250)는 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부(210)나 상기 과거 이력데이터 DB부(220) 또는 상기 현재데이터 DB부(230)에서 수신되는 데이터 및/또는 날개의 전방부에 구비되는 하나 이상의 물방울감지센서(또는 우적감지센서)의 검출신호에 기초하여 상기 그라운드이펙트 연동 제어 모듈(300)의 동작을 제어하도록 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 자동운항 실행부(250)는 이착수 시 상대적으로 많은 양력을 필요로 하므로 상기 제1 회동 블레이드(310)과 제2 회동 블레이드(320)를 폐쇄된 회동 위치에 있도록 제어하는 이착수 모드를 실행하도록 이루어진다.
또한, 상기 자동운항 실행부(250)는 상기 현재데이터 DB부(230)에서 수신되는 속도 데이터에 기반하여 상기 제1 회동 블레이드(310) 및 제2 회동 블레이드(320)의 회동 각도를 제어하는 운항 제어 모드를 실행하도록 이루어진다.
또한, 상기 자동운항 실행부(250)는 상기 현재데이터 DB부(230)에서 수신되는 풍속과 연관되는 수면의 파랑(파도)에 의해 튀는 물을 우적감지센서에서 센싱하고, 센싱된 결과에 연계시켜 제1 회동 블레이드(310)과 제2 회동 블레이드(320)이 모두 폐쇄 회동 위치에 있도록 제어하거나, 제1 회동 블레이드(310)는 폐쇄 회동 위치에 있도록 제어하고, 제2 회동 블레이드(320)은 개방 회동 위치에 있도록 제어한다.
즉, 위그선은 운항 시 지속적인 그라운드 이펙트(지면 효과)를 이용하게 되는데, 제1 회동 블레이드(310)가 폐쇄 회동 위치에 있도록 제어하고, 제2 회동 블레이드(320)는 개방 회동 위치에 있도록 제어함으로써 날개의 단면적을 감소시켜 강한 바람에 따른 파랑으로 인하여 튀는 물(물방울)의 저항을 최소화함과 아울러 엔진 출력을 높이고, 잔잔만 수면에서는 제1 회동 블레이드(310)과 제2 회동 블레이드(320) 모두가 폐쇄 회동 위치에 있도록 제어하여 그라운드 이펙트 효과를 최대화하면서 상대적으로 엔진 출력을 감소시켜 연료 소모를 최소화할 수 있게 한다.
이러한 우적감지센서의 검출신호에 기초한 제1 회동 블레이드(310)과 제2 회동 블레이드(320)의 회동 각도 제어는 시뮬레이션 데이터나 과거 이력데이터 뿐만 아니라, 현재 수신되는 풍속과 관련된 수면의 파랑(파도)와 연계시켜 제1 회동 블레이드(310)의 회동 각도를 보다 정밀하게 제어하도록 한다.
상기 자동운항 제어 모듈(200)에 의해 제어되는 상황, 즉 자동운항 항로, 방위, 풍속, 풍향, 운항 속도(엔진 RPM), 연료량, 시간당 연료 소모량, 제1 및 제2 회동 블레이드(310, 320)의 회동 각도 등을 포함하는 각종 정보를 네비게이션 모듈(120)에 디스플레이하며, 관련 정보들은 원격지의 통합 관제 시스템으로 전송하도록 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템에 의하면, 위그선의 운항 경로에 대한 환경 정보 및 위그선의 자체의 상태 정보에 기반하여 운항에 영향을 줄 수 있는 다양한 운항 영향 인자를 도출하여 정밀하고 최적의 운항거리로 자동 운항할 수 있도록 하여 위그선의 운용성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 동일 운항 항로에 대하여 모의 시뮬레이션 한 정보 및 실제 운항한 정보에 포함되는 조종사 운항패턴에 근거하고, 실제 운항하고 있는 상황에서의 운항에 영향을 미치는 운항 영향 인자를 추출하고 비교 판단하여 보다 최적의 운항 항로로 자동운항할 수 있도록 하며, 운항 항로의 상황에 따라 최적의 그라운드 이펙트를 얻을 수 있는 운항 영향 인자를 산출하여 연동시킴으로써 안정적인 운항과 연료 소모를 최적화할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: GPS 모듈
120: 네비게이션 모듈
200: 자동운항 제어 모듈
210: 시뮬레이션 운항데이터 DB부
220: 과거 이력데이터 DB부
230: 현재데이터 DB부
240: 자동운항 항로 도출부
241: 기본 운항항로 도출부
242: 메인 운항항로 도출부
243: 사전 운항정보 산출부
244: 구간별 우회항로 도출부
245: 자동 운항항로 도출부
250: 자동운항 실행부
300: 그라운드이펙트 연동 제어 모듈
310: 제1 회동 블레이드
320: 제2 회동 블레이드

Claims (6)

  1. GPS 모듈;
    상기 GPS 모듈과 연동하여 운항 항로를 맵 상에 표시하여 안내하는 네비게이션 모듈; 및
    운항항로의 환경 정보와 위그선의 중량 정보를 포함하는 운항 영향 인자를 기반으로 시뮬레이션 한 과거 이력 데이터 및 현재 운항항로에서의 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 비교하여 하나 이상의 최적 운항 항로를 도출하여 자동 운항하도록 하는 자동운항 제어 모듈;을 포함하고,
    상기 자동운항 제어 모듈은, 복수의 운항 영향 인자를 적용시킨 시뮬레이션을 통해 얻은 시뮬레이션 데이터를 저장하는 시뮬레이션 운항데이터 DB부와, 과거에 실제 운항한 운항항로 및 해당 운항항로에서의 운항 영향 인자를 포함하는 과거운항 데이터가 저장되는 과거 이력데이터 DB부와, 현재 운항 중인 운항항로에서의 운항 영향 인자에 대한 현재 데이터를 저장하는 현재데이터 DB부와, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부와 현재데이터 DB부의 데이터 또는 상기 과거 이력데이터 DB부와 현재데이터 DB부의 데이터를 비교하여 최적 자동운항 항로를 도출하는 자동운항 항로 도출부, 및 상기 자동운항 항로 도출부에서 도출된 운항 항로로 자동 운항을 실행하는 자동운항 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부는,
    운항 영향 인자를 임의로 적용시켜 얻은 가상 시뮬레이션 데이터, 및 운항 시뮬레이션 시 기상청의 정보 제공 서버로부터 수신하는 실제 날씨 데이터를 적용시켜 얻은 실제 시뮬레이션 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자동운항 항로 도출부는,
    조종사가 입력한 출발지와 도착지를 기반으로 기본 운항항로를 도출하는 기본 운항항로 도출부;
    상기 기본 운항항로 도출부에서 도출된 기본 운항항로의 데이터를, 상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부의 데이터 또는 상기 과거 이력데이터 DB부의 데이터와 비교하여 일치되는 데이터를 갖는 메인 운항항로를 도출하는 메인 운항항로 도출부;
    상기 메인 운항항로 도출부에서 도출된 메인 운항항로의 운항 거리와 상기 현재 데이터 DB부에서 수신된 풍속을 포함하는 운항항로 환경영향인자 및 위그선의 중량 정보에 기반하여 평균 운항속도와 예상 소요 시간 및 예상 연료소모량을 산출하는 사전 운항정보 산출부;
    상기 메인 운항항로 도출부에서 도출된 메인 운항항로를 기준으로 일정 반경 내의 주변 운항항로 환경영향인자를 일정 간격으로 또는 실시간으로 추출하고, 추출된 주변 운항항로에서의 환경영향인자를 기반으로 구간별 우회 운항항로를 도출하는 구간별 우회항로 도출부; 및
    상기 사전 운항정보 산출부에서 산출된 운항속도와 시간, 상기 현재데이터 DB부에 저장되는 온습도 데이터와 풍속 및 풍향 데이터, 및 상기 구간별 우회항로 도출부에서 설정된 구간별 우회 운항항로에 기반하여 최적 자동 운항항로를 도출하는 자동 운항항로 도출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 운항데이터 DB부 및 과거 이력데이터 DB부는,
    상기 운항 영향 인자로서, 위그선의 날개에 일단부의 회전축을 축으로 회동가능하게 구성되는 복수의 회동 블레이드를 포함하는 그라운드이펙트 연동 제어 모듈의 제어 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그라운드이펙트 연동 제어 모듈은, 위그선 날개의 후방 스파(rear spar)에 각각 일단부를 축으로 하여 회동가능하게 구성되되 날개의 길이방향으로 회전축이 형성되는 복수의 제1 회동 블레이드와, 위그선 날개의 리브 후방 측에 각각 일단부를 축으로 하여 회동가능하게 구성되되 날개의 폭방향으로 회전축이 형성되는 복수의 제2 회동 블레이드, 및 상기 위그선의 전방부에 구비되는 하나 이상의 우적감지센서를 포함하고,
    상기 자동운항 실행부는, 이착수 시 상기 제1 회동 블레이드와 제2 회동 블레이드를 폐쇄된 회동 위치에 있도록 제어하는 이착수 모드, 및 풍속과 위그선의 속도, 및 상기 우적감지센서에서 감지되는 검출신호에 기반하여 상기 제1 회동 블레이드 및 제2 회동 블레이드 각각의 회동 각도를 제어하는 자동운항 제어 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위그선의 조종사 운항패턴 모사 알고리즘 기반의 자동 운항 시스템.
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